标准太阳能组件数学建模以及MATLAB仿真

标准太阳能组件数学模型

光生电流等于流过负载的电流、反向饱和电流、流过内阻电流三者之和

式（1-2）是一个含有多个未知量的超越方程，式中电池的串联、并联内阻、二极管的品质因子、光生电流、二极管的反向包和电流都不方便测量。为了方便工程应用和工程建模。

忽略了并联电阻的数据，因为并联电阻太大往往有150-300欧姆。式（1-2）可以改写为式（1-3）

当电池在开路状态下，I=0;V=Voc；在最大功率点状态下，I=Impp；V=Vmpp；设Iph=Isc

可得式（1-4）（1-5）

 MATLAB工程建模

由式（1-3）-（1-12）进行MATLAB工程建模后，电池组件的内部关联如图1-8

将内部关联结构封装后进行参数设定，图1-9所示。组件的开路电压、短路电流，最佳工作电压、电流，电压、电流温度系数，温度，太阳能辐照度等参数都可以自由设定。

图1-10是MATLAB模型通过仿真后，得到的STC条件下的U-I曲线；图1-11是辐照度800W/M2、温度45摄氏度条件下MATLAB模型生成的P-U曲线；图1-12是辐照度800W/M2、温度45摄氏度条件下Pvsyst软件生成的P-U曲线。图1-13是在MPPT下的P-T仿真图。（扰动观测法）

由图可见MATLAB和Pvsyst软件仿真的数据有1-2%的差距，说明通过数学模型推导出来的MATLAB电池组件模型完全可以用于工程仿真。

复杂环境下的分布式电站MATLAB仿真

 大多数分布式电站受到屋顶面积的限制,装机容量都不大。同时受到配电室面积的制约也没有办法使用体积庞大的集中式逆变器。通常会使用户外式的多路MPPT组串式逆变器。目前组串逆变器的功率在10KW-50KW之间，可以根据电站装机容量的大小灵活配置。

图1-14所示为光伏阵列的等效电路，每一块电池组件都并联了一个旁路二极管。如果组件被遮挡，二极管导通。被遮挡的组件会被旁路，从而不影响其他电池组件的工作。如果使用集中式逆变器,直流电流经过汇流箱、直流配电柜汇集到逆变器的直流侧。按照常规设计，每一台500Kw集中式逆变器会并联112串电池组串，每个组串会由18-20块电池组件串联。由于组件之间的个体差异造成组串之间的电压和电流的差异,又因为并联的组串数量过多，这就造成了不同大小电压的耦合，降低了整个光伏阵列的效率。

对于大型地面站如果没有严重的遮挡，仅仅因为电压不匹配的造成的功率损失很少。但是对于分布式电站来说，如果环境复杂，就不适合使用集中式逆变器。应该使用带多路MPPT的组串式逆变器。

组串式逆变器有2-3个MPPT，这样可以把由于遮挡或者组件个差异造成的电压差异解耦(图1-16)。这样就做到了被遮挡组件和正常工作组件的互不影响，功率得到充分的利用。由于组串逆变器的这一特点，我公司只研究一个组串被遮挡的情况。

莱克斯新能源科技致力于光伏检测及运维产品的研发与生产：主要产品包括，电池组件EL检测仪，IV测试仪，电站自动化检测小车等相关产品设备！